JP2000183233A - High-frequency substrate - Google Patents

High-frequency substrate

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JP2000183233A
JP2000183233A JP10355089A JP35508998A JP2000183233A JP 2000183233 A JP2000183233 A JP 2000183233A JP 10355089 A JP10355089 A JP 10355089A JP 35508998 A JP35508998 A JP 35508998A JP 2000183233 A JP2000183233 A JP 2000183233A
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JP
Japan
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frequency substrate
waveguide
substrate
slot
slot hole
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JP10355089A
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Japanese (ja)
Inventor
Eitoku Murase
永徳 村瀬
Toshishige Yamamoto
利重 山本
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Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Original Assignee
Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-frequency substrate for smaller size and easy manufacturing. SOLUTION: Ground planes 20 of a plurality of layers comprise slot holes 40 so formed as to overlap each other, with the slot holes 40 packed with aluminum constituting a dielectrics substrate 50. A plurality of via holes 30 which electrically connect the ground plane 20 of each layer are provided around the slot hole 40. A region surrounded with the via holes 30 and the inside wall of slot hole 40 are taken as a dielectrics waveguide, providing a good transfer channel, where a high-frequency signal is transferred vertical to a high-frequency substrate 100. Since the inner diameter of the slot hole 40 can be made relatively small, the sides of the high-frequency substrate 100 are easily reduced. Furthermore, lamination technology allows a pseudo-waveguide to be easily formed integrally inside the high-frequency substrate 100, thus the high-frequency substrate 100 can be manufactured easily.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波、ミリ
波等の高周波信号を伝達するための高周波用基板に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high frequency substrate for transmitting high frequency signals such as microwaves and millimeter waves.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、高周波用基板に構成される高周波
用伝送線路として、マイクロストリップライン、ストリ
ップライン、コプレナライン等が知られている。また、
このような伝送線路の複数本を異なる誘電体層に配置し
て伝送線路同士を接続する場合には、各伝送線路間の誘
電体層を貫通するようにビアホールもしくはスルーホー
ル等を形成し、これらビアホール等の両端部を各伝送線
路にそれぞれ接続することにより、各伝送線路を電気的
および物理的に接続していた。これらのマイクロストリ
ップライン等の伝送線路は伝送する電気信号が高周波に
なるにつれて伝送損失が大きくなり、伝送特性が劣化す
るという問題はある。しかし、最も劣化が大きいマイク
ロストリップラインにおいても30GHz程度までは伝
送可能であり、その他のストリップラインやコプレナラ
インにおいては、周囲がグランド用導体で囲まれている
ことにより、さらにそれ以上の高周波域でもある程度伝
送が可能である。
2. Description of the Related Art Conventionally, microstrip lines, strip lines, coplanar lines and the like have been known as high-frequency transmission lines formed on a high-frequency substrate. Also,
When a plurality of such transmission lines are arranged on different dielectric layers to connect the transmission lines to each other, via holes or through holes are formed so as to penetrate the dielectric layer between the transmission lines, and these are formed. By connecting both ends of via holes and the like to the respective transmission lines, the respective transmission lines are electrically and physically connected. Transmission lines such as these microstrip lines have a problem that the transmission loss increases as the electric signal to be transmitted becomes higher in frequency, and the transmission characteristics deteriorate. However, even the most degraded microstrip line can transmit up to about 30 GHz, and the other strip lines and coplanar lines are surrounded by a conductor for ground, so that they can be transmitted to a higher frequency range to some extent. Transmission is possible.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
伝送線路は、基板に対して水平方向に電気信号を伝搬さ
せるものであり、異なる誘電体層間に形成される複数本
の伝送線路を接続する、すなわち基板に対して垂直方向
に電気信号を伝搬させる手段としては、上述の通りビア
ホールやスルーホール等で物理的に伝送線路を接続する
方法が取られている。この従来の方法は、積層数が比較
的多い場合、ビアホールが比較的長くなり、伝送特性の
劣化が著しいという問題があった。
However, the above-mentioned transmission line propagates an electric signal in the horizontal direction to the substrate, and connects a plurality of transmission lines formed between different dielectric layers. That is, as a means for propagating an electric signal in a direction perpendicular to a substrate, a method of physically connecting a transmission line with a via hole, a through hole, or the like is used as described above. This conventional method has a problem that when the number of layers is relatively large, the via hole becomes relatively long, and the transmission characteristics are significantly deteriorated.

【0004】一般に、ビアホールやスルーホールは構造
上、近傍にグランドが存在しないことから電気信号がビ
アホール等を伝搬する際のインピーダンスのミスマッチ
による信号の反射、ならびに電磁波の輻射による損失が
大きい。このため、10GHz程度の周波数帯以上でそ
の伝送特性が極端に劣化するという問題があり、マイク
ロ波やミリ波といった高周波帯域において従来の伝送線
路の構造を用いることは困難である。また、マイクロ波
やミリ波等の高周波信号を伝送するのに優れた導波管を
用いることが考えられるが、しかし金属を筒状に加工し
て製造される導波管を誘電体基板内に形成することは極
めて困難である。
[0004] In general, via holes and through holes have no ground near the structure, so that when an electric signal propagates through a via hole or the like, signal reflection due to impedance mismatch and loss due to electromagnetic wave radiation are large. For this reason, there is a problem that the transmission characteristics are extremely deteriorated in a frequency band of about 10 GHz or more, and it is difficult to use a conventional transmission line structure in a high frequency band such as a microwave or a millimeter wave. In addition, it is conceivable to use a waveguide that is excellent in transmitting high-frequency signals such as microwaves and millimeter waves, but a waveguide manufactured by processing metal into a cylindrical shape is placed inside a dielectric substrate. It is extremely difficult to form.

【0005】そこで、特開平10−190317号公報
に開示される伝送線路の構造においては、例えば図8に
示すように、誘電体基体5の積層方向にa×bの矩形状
の貫通孔10を形成するとともに、この貫通孔10の内
壁に導体膜11を被着させてこの導体膜11に囲まれた
領域を導波管として電気信号を伝送させるものが提案さ
れている。しかし、導体膜11に囲まれる領域は空洞、
すなわち空気となっているため、貫通孔10の寸法が比
較的大きくなるという欠点がある。以下にその理由を説
明する。
In the structure of the transmission line disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-190317, for example, as shown in FIG. 8, a rectangular through hole 10 of a × b is formed in the laminating direction of the dielectric substrate 5. It has been proposed to form a conductive film 11 on the inner wall of the through hole 10 and transmit an electric signal using a region surrounded by the conductive film 11 as a waveguide. However, the region surrounded by the conductor film 11 is a cavity,
That is, since the air is air, there is a disadvantage that the size of the through hole 10 is relatively large. The reason will be described below.

【0006】導波管は、断面形状によって形成されるカ
ットオフ周波数以下の周波数の電磁波を通さないという
性質をもっている。このため、例えば60GHz用の標
準的な矩形導波管の内径寸法は3.76mm×1.88
mmであり、これ以下の寸法に設定することは不可能で
ある。したがって、特開平10−190317号公報に
開示される伝送線路の構造においては、60GHzの電
気信号が伝送されるためには、図8に示す貫通孔10の
寸法をa=3.76mm、b=1.88mmに設定する
必要がある。
[0006] The waveguide has the property of not transmitting electromagnetic waves having a frequency equal to or lower than the cutoff frequency formed by the cross-sectional shape. For this reason, for example, the inner diameter of a standard rectangular waveguide for 60 GHz is 3.76 mm × 1.88.
mm, and it is impossible to set the dimension smaller than this. Therefore, in the transmission line structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-190317, in order to transmit an electric signal of 60 GHz, the dimensions of the through hole 10 shown in FIG. It must be set to 1.88 mm.

【0007】しかしながら、マイクロ波やミリ波といっ
た周波数帯に用いる高周波用基板に上記の構造を適用す
るには体格が大きすぎ、搭載スペースを確保するのが困
難であるという問題があった。また、上記の構造を誘電
体基板内に一体形成により製造することは困難であり、
製造コストが上昇するという問題があった。
However, there is a problem that the above-mentioned structure is too large to apply the above structure to a high frequency substrate used in a frequency band such as a microwave or a millimeter wave, and it is difficult to secure a mounting space. In addition, it is difficult to manufacture the above structure by integral formation in a dielectric substrate,
There is a problem that the manufacturing cost increases.

【0008】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、小型化を図ることが可能で製造
が容易な高周波用基板を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a high-frequency substrate that can be reduced in size and that can be easily manufactured.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
高周波用基板によると、誘電体基板の表層あるいは内層
に設けられる複数層のグランドパターンに互いに重なり
合うようにスロット孔を形成し、このスロット孔の周囲
にグランドパターン間を電気的に接続する複数個のビア
ホールを配設し、スロット孔の内壁とビアホール群とで
囲まれた領域を通して電気信号を伝送する。スロット孔
の内壁とビアホール群とで囲まれた領域は擬似的な導波
管を構成するので、上記の擬似的な導波管によって高周
波信号を高周波用基板に対して垂直方向に伝送する良好
な伝送路を得ることができる。さらに、上記の擬似的な
導波管は、積層化技術により高周波用基板内部に簡便に
一体形成することができるので、製造が容易になる。
According to the high frequency substrate of the present invention, slot holes are formed so as to overlap with a plurality of ground patterns provided on the surface or inner layer of the dielectric substrate. A plurality of via holes are provided around the slot hole to electrically connect the ground patterns, and an electric signal is transmitted through a region surrounded by the inner wall of the slot hole and the via hole group. Since the region surrounded by the inner wall of the slot hole and the via hole group forms a pseudo waveguide, the pseudo waveguide described above preferably transmits a high-frequency signal in a direction perpendicular to the high-frequency substrate. A transmission path can be obtained. Furthermore, since the above-mentioned pseudo waveguide can be easily and integrally formed inside the high-frequency substrate by the lamination technique, the manufacture becomes easy.

【0010】また、上記の擬似的な導波管は誘電体内部
に形成されることから、導波管内部に誘電体が詰まった
誘電体導波管と見なすことができる。この場合の誘電体
基板の比誘電率をεrとすると、導波管の寸法はその内
部が真空(あるいは空気)の場合と比べて1/εr1/2
となる。このため、例えば誘電体材料にアルミナを用い
た場合、60GHzの電気信号を伝送させるとき、スロ
ット孔の内径寸法を1mm×1mm程度にすることがで
きる。したがって、スロット孔の内径寸法を比較的小さ
くすることができるので、高周波用基板の小型化を容易
に図ることができる。
[0010] Further, since the above-mentioned pseudo waveguide is formed inside a dielectric, it can be regarded as a dielectric waveguide in which a dielectric is filled inside the waveguide. Assuming that the relative permittivity of the dielectric substrate in this case is εr, the size of the waveguide is 1 / εr 1/2 as compared with the case where the inside is vacuum (or air).
Becomes Therefore, for example, when alumina is used as the dielectric material, the inner diameter of the slot hole can be reduced to about 1 mm × 1 mm when transmitting an electrical signal of 60 GHz. Accordingly, since the inner diameter of the slot hole can be made relatively small, the high-frequency substrate can be easily reduced in size.

【0011】本発明の請求項2記載の高周波用基板によ
ると、スロット孔の形状を矩形(四角形)にすることに
より、擬似的な導波管を疑似矩形導波管と見なすことが
できる。したがって、高周波用基板の設計を簡便に行う
ことができ、製造がさらに容易になる。
According to the high-frequency substrate according to the second aspect of the present invention, the pseudo waveguide can be regarded as a pseudo-rectangular waveguide by making the shape of the slot hole rectangular (square). Therefore, the high-frequency substrate can be simply designed, and the manufacture is further facilitated.

【0012】本発明の請求項3記載の高周波用基板によ
ると、スロット孔の形状を円形にすることにより、擬似
的な導波管を疑似円形導波管と見なすことができる。こ
のため、高周波用基板の設計を簡便に行うことができ、
製造がさらに容易になる。さらに円形導波管は、基本モ
ードであるTE11モードに加えて、比較的励起し易いT
01モードやTE01モード等の基本伝送モードがあり、
使用状況および励起方法についての選択の幅が多く、使
用および励起端子の配置が容易であるという利点があ
る。
According to the high frequency substrate of the third aspect of the present invention, the pseudo waveguide can be regarded as a pseudo circular waveguide by making the shape of the slot hole circular. For this reason, it is possible to easily design the high-frequency substrate,
Manufacturing becomes easier. Further, in addition to the fundamental mode TE 11 mode, the circular waveguide has a relatively easy excitation T
There is a basic transmission modes such as M 01 mode and the TE 01 mode,
There is an advantage that there is a wide range of choices regarding the use situation and the excitation method, and the use and arrangement of the excitation terminals are easy.

【0013】本発明の請求項4記載の高周波用基板によ
ると、グランドパターン間の距離(グランドパターン間
の誘電体厚み)ならびにビアホール間の距離は伝送され
る電気信号の波長の1/2以下であるので、伝送される
電気信号が高周波用基板から外部に漏洩するのを防止す
るとともに、外部から高周波用基板内にノイズが侵入す
るのを防止することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the distance between the ground patterns (dielectric thickness between the ground patterns) and the distance between the via holes are equal to or less than half the wavelength of the transmitted electric signal. Therefore, it is possible to prevent the transmitted electric signal from leaking from the high frequency substrate to the outside, and to prevent noise from entering the high frequency substrate from the outside.

【0014】本発明の請求項5記載の高周波用基板によ
ると、スロット孔を有するグランドプレーンにコプレナ
ラインまたはグランドデッド−コプレナラインを形成す
るか、あるいはグランドプレーン間にストリップライン
を形成し、これらのラインの一部を疑似導波管内部に突
出させておき、この突出部に通常の導波管における励起
ピンの役割をさせることにより、疑似伝波管に電気信号
の伝送あるいは取出しを行う。これにより、多種の伝送
線路からの変換が可能となる。この場合、励起用のコプ
レナライン、グランデッド−コプレナラインあるいはス
トリップラインを高周波用基板の形成と同時に積層化技
術により形成することができる。したがって、励起用ラ
インを精度よくかつ簡便に形成することができ、製造歩
留りが向上するとともに製造がさらに容易になる。
According to the high frequency substrate of the present invention, a coplanar line or a ground dead-coplanar line is formed on a ground plane having a slot hole, or a strip line is formed between the ground planes. A part is made to protrude into the pseudo waveguide, and an electric signal is transmitted to or taken out from the pseudo waveguide by making the protruding portion function as an excitation pin in a normal waveguide. This enables conversion from various types of transmission lines. In this case, a coplanar line for excitation, a grounded-coplanar line, or a strip line can be formed simultaneously with the formation of the high-frequency substrate by a lamination technique. Therefore, the excitation line can be formed accurately and simply, and the production yield is improved and the production is further facilitated.

【0015】ここで、コプレナラインは、例えば図9
(A)に示すように、誘電体22の上面に設けられる励
起用ライン21の両側にグランドパターン23を設けた
構造であり、グランデッド−コプレナラインは、例えば
図9(B)に示すように、誘電体22の上面に設けられ
る励起用ライン21の両側にグランドパターン23を設
け、誘電体22の下面にグランドパターン24を設けた
構造であり、ストリップラインは、例えば図9(C)に
示すように、励起用ライン21とグランドパターン23
および24とが誘電体22によって隔てられている構造
である。
Here, the coplanar line is, for example, as shown in FIG.
As shown in FIG. 9A, the ground pattern 23 is provided on both sides of the excitation line 21 provided on the upper surface of the dielectric 22. The grounded-coplanar line is, for example, as shown in FIG. The ground line 23 is provided on both sides of the excitation line 21 provided on the upper surface of the dielectric 22, and the ground pattern 24 is provided on the lower surface of the dielectric 22, and the strip line is, for example, as shown in FIG. 9C. The excitation line 21 and the ground pattern 23
And 24 are separated by a dielectric 22.

【0016】本発明の請求項6記載の高周波用基板によ
ると、励起ピンの役割をビアホールを用いて行う。この
ため、特に疑似円形導波管において有効であり、円形導
波管の基本伝送モードであるTM01モードにおける励起
が容易となり、励起端子の配置が容易となるという利点
がある。
According to the high frequency substrate of the sixth aspect of the present invention, the role of the excitation pin is performed by using the via hole. Thus, particularly useful in the pseudo-circular waveguide, it is easy to excite the TM 01 mode which is a fundamental transmission mode of the circular waveguide, there is an advantage that the arrangement of the excitation terminals is facilitated.

【0017】本発明の請求項7記載の高周波用基板によ
ると、上方および下方の少なくともいずれか一方のグラ
ンドパターンにスロット孔を形成せず、その他のグラン
ドパターンに互いに重なり合うように形成されるスロッ
ト孔の内壁とビアホール群とで囲まれた領域により導波
管空洞共振器を形成している。このため、導波管空洞共
振器を内蔵した高周波用基板を簡便に製造することが可
能となり、別に導波管空洞共振器を高周波用基板に搭載
する必要がなくなる。したがって、高周波用基板の小型
化を容易に図ることができる。
According to the high frequency substrate of the present invention, the slot holes are formed so as not to be formed in at least one of the upper and lower ground patterns, but to be overlapped with the other ground patterns. A cavity surrounded by the inner wall and the via hole group forms a waveguide cavity resonator. Therefore, it is possible to easily manufacture a high-frequency substrate having a built-in waveguide cavity resonator, and it is not necessary to separately mount the waveguide cavity resonator on the high-frequency substrate. Therefore, the size of the high frequency substrate can be easily reduced.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図面に基づいて説明する。 (第1実施例)本発明の第1実施例による高周波用基板
を図1(A)および(B)に示す。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention; (First Embodiment) FIGS. 1A and 1B show a high-frequency substrate according to a first embodiment of the present invention.

【0019】図1(A)および(B)に示すように、高
周波用基板100は、誘電体基板50とグランドパター
ンとしてのグランドプレーン20とビアホール30とか
ら構成される。誘電体基板50の内層に設けられる複数
層のグランドプレーン20はスロット孔40を有してお
り、図1(A)の上方から見てスロット孔40が互いに
重なり合うように形成されている。そして、各層のグラ
ンドプレーン20を電気的に接続する複数個のビアホー
ル30がスロット孔40を取り囲むように、スロット孔
40の周囲に太鼓状に配置されている。これらビアホー
ル30群とスロット孔40の内壁に囲まれた領域は擬似
的な導波管として機能し、高周波信号に対して良好な伝
送特性を得ることができる。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the high-frequency substrate 100 includes a dielectric substrate 50, a ground plane 20 as a ground pattern, and a via hole 30. The plurality of ground planes 20 provided in the inner layer of the dielectric substrate 50 have the slot holes 40, and are formed so that the slot holes 40 overlap each other when viewed from above in FIG. A plurality of via holes 30 for electrically connecting the ground planes 20 of the respective layers are arranged in a drum shape around the slot hole 40 so as to surround the slot hole 40. The region surrounded by the via hole group 30 and the inner wall of the slot hole 40 functions as a pseudo waveguide, and good transmission characteristics with respect to a high-frequency signal can be obtained.

【0020】高周波用基板100において、誘電体基板
50を構成する誘電体材料はアルミナからなり、アルミ
ナの比誘電率をεrとすると、εr=9.3である。ス
ロット孔40の形状は1.0mm×0.6mmの矩形
(四角形)であり、スロット孔40内にはアルミナが詰
まっている。このため、ビアホール30群とスロット孔
40の内壁に囲まれた領域は、導波管内部に比誘電率が
9.3の誘電体材料が詰まった誘電体矩形導波管と見な
すことができる。したがって、スロット孔40の内径寸
法を比較的小さくすることができるので、高周波用基板
100の小型化を容易に図ることができるとともに、高
周波用基板100の設計を簡便に行うことができ、高周
波用基板100を容易に製造することができる。
In the high-frequency substrate 100, the dielectric material constituting the dielectric substrate 50 is made of alumina. If the relative permittivity of alumina is εr, εr = 9.3. The shape of the slot hole 40 is a rectangle (square) of 1.0 mm × 0.6 mm, and the slot hole 40 is filled with alumina. Therefore, the region surrounded by the via holes 30 and the inner wall of the slot hole 40 can be regarded as a dielectric rectangular waveguide in which a dielectric material having a relative dielectric constant of 9.3 is filled inside the waveguide. Accordingly, since the inner diameter of the slot hole 40 can be made relatively small, the high-frequency substrate 100 can be easily reduced in size, and the high-frequency substrate 100 can be easily designed. The substrate 100 can be easily manufactured.

【0021】グランドプレーン20およびビアホール3
0は、CuやMo−Mn、Cu−W、Auなどを用いて
厚膜印刷あるいは薄膜形成、メッキ処理などの方法によ
り形成することができる。また、グランドプレーン20
間の距離、すなわち各層の誘電体基板50の厚みは20
0μmであり、ビアホール30の間隔は200μmであ
るので、上記の誘電体導波管のカットオフ周波数は4
9.2GHzとなる。
Ground plane 20 and via hole 3
0 can be formed by a method such as thick film printing or thin film formation and plating treatment using Cu, Mo-Mn, Cu-W, Au or the like. Also, the ground plane 20
Distance, that is, the thickness of the dielectric substrate 50 of each layer is 20
0 μm and the interval between the via holes 30 is 200 μm, so that the cut-off frequency of the dielectric waveguide is 4 μm.
9.2 GHz.

【0022】次に、上記の構成をもつ高周波用基板10
0の伝送特性のシミュレーション結果を図2に示す。図
2においては、高周波用基板100に基本モードである
TE 01モードを励起したときの透過特性(S21)のシミ
ュレーション結果である。図2に示すように、50GH
z以上で良好な伝送特性を示しており、また、カットオ
フ周波数以下の電磁波を通さないという導波管特有の現
象がよく現れている。
Next, the high-frequency substrate 10 having the above configuration
FIG. 2 shows a simulation result of the transmission characteristic of 0. Figure
2, the high-frequency substrate 100 is in the basic mode.
TE 01Transmission characteristics when the mode is excited (Stwenty one) Stain
This is the result of the simulation. As shown in FIG.
z shows good transmission characteristics at
The characteristic characteristic of waveguides is that they do not transmit electromagnetic waves below the
An elephant is often seen.

【0023】以上説明した本発明の第1実施例において
は、ビアホール30群とスロット孔40の内壁に囲まれ
た領域は擬似的な導波管を構成し、この擬似的な導波管
によって高周波信号を高周波用基板100に対して垂直
方向に伝送する良好な伝送路を得ることができる。さら
に、上記の擬似的な導波管は、積層化技術により高周波
用基板100内部に簡便に一体形成することができるの
で、高周波用基板100を容易に製造することができ
る。
In the first embodiment of the present invention described above, the region surrounded by the via holes 30 and the inner wall of the slot hole 40 constitutes a pseudo waveguide, and the pseudo waveguide forms a high-frequency wave. A good transmission path for transmitting a signal in a direction perpendicular to the high-frequency substrate 100 can be obtained. Further, the pseudo waveguide described above can be easily and integrally formed inside the high-frequency substrate 100 by a lamination technique, so that the high-frequency substrate 100 can be easily manufactured.

【0024】さらに第1実施例においては、グランドパ
ターン20間の距離ならびにビアホール30間の距離を
伝送される高周波信号の波長の1/2以下とすることに
より、高周波信号が高周波用基板100から外部に漏洩
するのを防止するとともに、外部から高周波用基板10
0内にノイズが侵入するのを防止することができる。
Further, in the first embodiment, the distance between the ground patterns 20 and the distance between the via holes 30 are set to be not more than の of the wavelength of the transmitted high frequency signal, so that the high frequency signal Of the high frequency substrate 10 from outside.
It is possible to prevent noise from invading 0.

【0025】(第2実施例)本発明の第2実施例による
高周波用基板を図3に示す。第2実施例においては、図
1(B)に示す第1実施例のスロット孔40の形状を円
形にしたものであり、第1実施例と実質的に同一構成部
分に同一符号を付す。
(Second Embodiment) FIG. 3 shows a high frequency substrate according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the shape of the slot hole 40 of the first embodiment shown in FIG. 1 (B) is circular, and the same reference numerals are given to substantially the same components as those of the first embodiment.

【0026】図3に示すように、スロット孔41の形状
は円形をしており、ビアホール30がスロット孔41を
取り囲むように、スロット孔41の周囲に円形状に配置
されている。ビアホール30群とスロット孔41の内壁
に囲まれた領域は擬似的な円形導波管として機能する。
円形導波管は基本モードのTE11モード以外のTM01
ードやTE01モードを励起し易く、目的や状況に応じた
利用が容易となり、高周波信号に対して良好な伝送特性
を得ることができる。
As shown in FIG. 3, the shape of the slot hole 41 is circular, and the via hole 30 is arranged in a circular shape around the slot hole 41 so as to surround the slot hole 41. The region surrounded by the via holes 30 and the inner wall of the slot hole 41 functions as a pseudo circular waveguide.
Circular waveguide is easy to excite a TM 01 mode and TE 01 modes other than the fundamental mode TE 11 mode, it is easy to use in accordance with the purpose and circumstances, it is possible to obtain good transmission characteristics for high-frequency signal .

【0027】図3において、スロット孔41の直径は
1.2mmであり、グランドプレーン20間の距離、す
なわち各層の誘電体基板50の厚みは200μmであ
り、ビアホール30の間隔は200μmであるので、上
記の誘電体円形導波管のカットオフ周波数は49.4G
Hzとなる。
In FIG. 3, the diameter of the slot hole 41 is 1.2 mm, the distance between the ground planes 20, that is, the thickness of the dielectric substrate 50 of each layer is 200 μm, and the interval between the via holes 30 is 200 μm. The above dielectric circular waveguide has a cutoff frequency of 49.4G.
Hz.

【0028】次に、第2実施例の高周波用基板の伝送特
性のシミュレーション結果を図4に示す。図4において
は、高周波用基板に基本モードであるTE11モードを励
起したときの透過特性(S21)のシミュレーション結果
である。図4に示すように、50GHz以上で良好な伝
送特性を示しており、また、カットオフ周波数以下の電
磁波を通さないという導波管特有の現象がよく現れてい
る。
FIG. 4 shows a simulation result of the transmission characteristics of the high frequency substrate of the second embodiment. FIG. 4 shows a simulation result of the transmission characteristics (S 21 ) when the fundamental mode TE 11 mode is excited in the high frequency substrate. As shown in FIG. 4, a good transmission characteristic is shown at 50 GHz or more, and a phenomenon peculiar to the waveguide that an electromagnetic wave having a cut-off frequency or less is not transmitted often appears.

【0029】以上説明した本発明の第2実施例において
は、ビアホール30群とスロット孔41の内壁に囲まれ
た領域は擬似的な円形導波管を構成し、この擬似的な円
形導波管によって高周波信号を高周波用基板に対して垂
直方向に伝送する良好な伝送路を得ることができる。さ
らに、上記の擬似的な円形導波管は、積層化技術により
高周波用基板内部に簡便に一体形成することができるの
で、高周波用基板を容易に製造することができる。さら
にまた、円形導波管は、基本モードであるTE 11モード
に加えて、比較的励起し易いTM01モードやTE01モー
ド等の基本伝送モードがあり、使用状況および励起方法
についての選択の幅が多く、使用および励起端子の配置
が容易である。
In the second embodiment of the present invention described above,
Is surrounded by the via holes 30 and the inner walls of the slot holes 41.
The imaginary region constitutes a pseudo circular waveguide, and this pseudo circle
High-frequency signal perpendicular to the high-frequency substrate
It is possible to obtain a good transmission path for transmitting in the direct direction. Sa
Furthermore, the above-mentioned pseudo circular waveguide is formed by lamination technology.
It can be easily and integrally formed inside the high frequency substrate.
Thus, the high-frequency substrate can be easily manufactured. Further
In addition, the circular waveguide has a fundamental mode of TE. 11mode
In addition, TM which is relatively easy to excite01Mode and TE01Mo
There are basic transmission modes such as
There are many choices about the use and arrangement of the excitation terminals
Is easy.

【0030】さらに第2実施例においては、グランドパ
ターン20間の距離ならびにビアホール30間の距離を
伝送される高周波信号の波長の1/2以下とすることに
より、高周波信号が高周波用基板から外部に漏洩するの
を防止するとともに、外部から高周波用基板内にノイズ
が侵入するのを防止することができる。
Further, in the second embodiment, the distance between the ground patterns 20 and the distance between the via holes 30 are set to be equal to or less than 1/2 of the wavelength of the transmitted high frequency signal, so that the high frequency signal is transmitted from the high frequency substrate to the outside. Leakage can be prevented, and noise can be prevented from entering the high frequency substrate from the outside.

【0031】上記第2実施例では、スロット孔41の形
状を円形としたが、本発明では、スロット孔の形状を楕
円形としてもよい。 (第3実施例)本発明の第3実施例による高周波用基板
を図5に示す。
In the second embodiment, the shape of the slot hole 41 is circular, but in the present invention, the shape of the slot hole may be elliptical. Third Embodiment FIG. 5 shows a high-frequency substrate according to a third embodiment of the present invention.

【0032】第3実施例においては、図1(B)に示す
第1実施例の疑似的導波管に高周波信号を励起するため
のものであり、第1実施例と実質的に同一構成部分に同
一符号を付す。
The third embodiment is for exciting a high-frequency signal to the pseudo waveguide of the first embodiment shown in FIG. 1B, and has substantially the same components as those of the first embodiment. Are given the same reference numerals.

【0033】図5に示すように、スロット孔42の形状
は矩形をしており、スロット孔42が形成されるグラン
ドプレーン20の層に励起用ライン60が形成されてい
る。励起用ライン60の一部は疑似的導波管内部に突出
しており、この突出部61が疑似的導波管における励起
ピンの機能を果たしている。そして、グランドプレーン
20を利用してコプレナラインまたはグランデッド−コ
プレナラインを構成している。
As shown in FIG. 5, the shape of the slot hole 42 is rectangular, and the excitation line 60 is formed in the layer of the ground plane 20 where the slot hole 42 is formed. A part of the excitation line 60 projects into the pseudo waveguide, and the projection 61 functions as an excitation pin in the pseudo waveguide. The ground plane 20 is used to form a coplanar line or a grounded-coplanar line.

【0034】通常、励起ラインのスロット孔に突出する
突出部の長さの精度は異なった伝送線路の結合に対する
整合に影響を与える。しかしながら第3実施例において
は、励起用ライン60はグランドプレーン20と同時に
形成して積層されるため、励起ライン60の突出部61
を精度よくかつ簡便に形成することができる。したがっ
て、製造歩留りを向上することができるとともに、高周
波用基板を容易に製造することができる。
Normally, the accuracy of the length of the protrusion projecting into the slot hole of the excitation line affects the matching for coupling of different transmission lines. However, in the third embodiment, since the excitation line 60 is formed and laminated simultaneously with the ground plane 20, the protrusion 61 of the excitation line 60 is formed.
Can be formed accurately and easily. Therefore, the production yield can be improved, and the high-frequency substrate can be easily manufactured.

【0035】上記第3実施例では、スロット孔42の形
状を矩形としたが、本発明では、スロット孔の形状を円
形としてもよい。また第3実施例では、スロット孔42
の長辺方向から励起ライン60を突出させているが、本
発明では、スロット孔の短辺方向から励起ラインを突出
させてもよい。
In the third embodiment, the shape of the slot hole 42 is rectangular, but in the present invention, the shape of the slot hole may be circular. In the third embodiment, the slot holes 42
Although the excitation line 60 protrudes from the long side direction, the excitation line may protrude from the short side direction of the slot hole in the present invention.

【0036】(第4実施例)本発明の第4実施例による
高周波用基板を図6に示す。第4実施例においては、図
1(A)に示す第1実施例の疑似的導波管に高周波信号
を励起するためのものであり、第1実施例と実質的に同
一構成部分に同一符号を付す。
(Fourth Embodiment) FIG. 6 shows a high-frequency substrate according to a fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment is for exciting a high-frequency signal to the pseudo waveguide of the first embodiment shown in FIG. 1 (A). Is attached.

【0037】図6に示すように、2層のグランドプレー
ン20の間に励起ライン70が形成され、グランドプレ
ーン20と励起ライン70とでストリップラインを構成
している。励起用ライン70の一部は疑似的導波管内部
に突出しており、この突出部71が疑似的導波管におけ
る励起ピンの機能を果たしている。
As shown in FIG. 6, an excitation line 70 is formed between two layers of the ground plane 20, and the ground plane 20 and the excitation line 70 constitute a strip line. A part of the excitation line 70 projects into the pseudo waveguide, and the projection 71 functions as an excitation pin in the pseudo waveguide.

【0038】第4実施例においては、励起ライン70の
突出部71を精度よくかつ簡便に形成することができ
る。したがって、製造歩留りを向上することができると
ともに、高周波用基板を容易に製造することができる。
In the fourth embodiment, the projection 71 of the excitation line 70 can be formed accurately and easily. Therefore, the production yield can be improved, and the high-frequency substrate can be easily manufactured.

【0039】(第5実施例)本発明の第5実施例による
高周波用基板を図7に示す。第5実施例においては、図
6に示す第4実施例の励起ライン70の替りに励起用ビ
アホールを用いたものであり、第4実施例と実質的に同
一構成部分に同一符号を付す。
(Fifth Embodiment) FIG. 7 shows a high frequency substrate according to a fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, an excitation via hole is used instead of the excitation line 70 of the fourth embodiment shown in FIG. 6, and the same reference numerals are given to the same components as those of the fourth embodiment.

【0040】図7に示すように、励起用ビアホール90
の一部は疑似的導波管内部に突出しており、この突出部
91が疑似的導波管における励起ピンの機能を果たして
いる。最上層のグランドプレーン80は、整合をとるた
めのバックショートを得るため、励起用ビアホール90
の周りを除いて閉じている。
As shown in FIG. 7, the excitation via hole 90
Partially project into the pseudo waveguide, and the projection 91 functions as an excitation pin in the pseudo waveguide. The uppermost ground plane 80 is provided with an excitation via hole 90 to obtain a back short for matching.
Closed except around.

【0041】第5実施例においては、特に円形導波管に
おける伝送モードの1つであるTM 01モードを励起する
のに適している。さらに、励起用ビアホール90を容易
に配置することができ、製造歩留りが向上するとともに
高周波用基板の製造が容易になる。
In the fifth embodiment, in particular, a circular waveguide is used.
Which is one of the transmission modes 01Excite mode
Suitable for Further, the excitation via hole 90 can be easily formed.
And increase the production yield
The manufacture of the high frequency substrate becomes easy.

【0042】以上説明した本発明の複数の実施例におい
ては、ビアホール30群とスロット孔の内壁に囲まれた
領域は擬似的導波管を構成し、この擬似的導波管によっ
て高周波信号を高周波用基板に対して垂直方向に伝送す
る良好な伝送路を得ることができる。さらに、擬似的導
波管は、積層化技術により高周波用基板内部に簡便に一
体形成することができるので、高周波用基板の製造が容
易になる。
In the embodiments of the present invention described above, the region surrounded by the via holes 30 and the inner wall of the slot hole forms a pseudo waveguide, and the pseudo waveguide guides a high-frequency signal to a high frequency signal. It is possible to obtain a good transmission path for transmitting the signal in a direction perpendicular to the substrate. Furthermore, since the pseudo waveguide can be simply and integrally formed inside the high-frequency substrate by the lamination technology, the manufacture of the high-frequency substrate becomes easy.

【0043】上記複数の実施例においては、上方および
下方のグランドプレーン20にスロット孔を形成した
が、本発明においては、上方および下方の少なくともい
ずれか一方のグランドプレーンにスロット孔を形成せず
閉じることにより、導波管空洞共振器を内臓した高周波
用基板を簡便に製造することが可能となり、別に導波管
空洞共振器を高周波用基板に搭載する必要がなくなる。
したがって、高周波用基板の小型化を容易に図ることが
できる。
In the above embodiments, the slot holes are formed in the upper and lower ground planes 20. However, in the present invention, the slot is closed without forming the slot holes in at least one of the upper and lower ground planes. This makes it possible to easily manufacture a high-frequency substrate including a waveguide cavity resonator, and eliminates the need to separately mount a waveguide cavity resonator on the high-frequency substrate.
Therefore, the size of the high frequency substrate can be easily reduced.

【0044】上記複数の実施例では、誘電体基板50を
構成する誘電体材料にアルミナを用いたが、本発明で
は、誘電体材料にムライト等のセラミックスやガラスセ
ラミックス、あるいはテフロン−ガラスエポキシ−ポリ
イミド等の樹脂系材料などを用いることができる。
In the above embodiments, alumina was used as the dielectric material constituting the dielectric substrate 50. However, in the present invention, ceramic such as mullite, glass ceramics, or Teflon-glass epoxy-polyimide was used as the dielectric material. And the like can be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例による高周波用基板を示す
ものであって、(A)は縦断面図であり、(B)は
(A)のB−B線断面図である。
FIGS. 1A and 1B show a high-frequency substrate according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a longitudinal sectional view, and FIG. 1B is a sectional view taken along line BB of FIG.

【図2】本発明第1実施例による高周波用基板の周波数
に対する伝送特性を示す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a transmission characteristic with respect to a frequency of the high frequency substrate according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2実施例による高周波用基板を示す
横断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a high-frequency substrate according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2実施例による高周波用基板の周波
数に対する伝送特性を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing transmission characteristics with respect to frequency of a high-frequency substrate according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施例による高周波用基板を示す
横断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a high-frequency substrate according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4実施例による高周波用基板を示す
縦断面図である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a high frequency substrate according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5実施例による高周波用基板を示す
縦断面図である。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a high frequency substrate according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】従来の高周波用基板を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a conventional high frequency substrate.

【図9】励起用ラインの構造を説明するための模式的断
面図であって、(A)はコプレナラインを示し、(B)
はグランデッド−コプレナラインを示し、(C)はスト
リップラインを示すものである。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of an excitation line, where (A) shows a coplanar line and (B)
Indicates a grounded-coplanar line, and (C) indicates a strip line.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 グランドプレーン(グランドパターン) 30 ビアホール 40、41、42 スロット孔 50 誘電体基板 60、70 励起用ライン 61、71 突出部 80 グランドプレーン(グランドパターン) 90 励起用ビアホール 91 突出部 100 高周波用基板 REFERENCE SIGNS LIST 20 ground plane (ground pattern) 30 via hole 40, 41, 42 slot hole 50 dielectric substrate 60, 70 excitation line 61, 71 projection 80 ground plane (ground pattern) 90 excitation via hole 91 projection 100 high frequency substrate

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 誘電体基板と、 前記誘電体基板の表層あるいは内層に設けられ、互いに
重なり合うように形成されるスロット孔を有する複数層
のグランドパターンと、 前記スロット孔の周囲に設けられ、前記グランドパター
ン間を電気的に接続する複数個のビアホールとを備え、 前記スロット孔の内壁と前記ビアホール群とで囲まれた
領域を通して電気信号を伝送することを特徴とする高周
波用基板。
1. A dielectric substrate, a plurality of layers of ground patterns provided on a surface layer or an inner layer of the dielectric substrate and having slot holes formed so as to overlap each other, and provided around the slot holes, A high frequency substrate comprising: a plurality of via holes for electrically connecting ground patterns; and transmitting an electric signal through a region surrounded by an inner wall of the slot hole and the via hole group.
【請求項2】 前記スロット孔は、形状が矩形であるこ
とを特徴とする請求項1記載の高周波用基板。
2. The high frequency substrate according to claim 1, wherein said slot hole has a rectangular shape.
【請求項3】 前記スロット孔は、形状が円形であるこ
とを特徴とする請求項1記載の高周波用基板。
3. The high frequency substrate according to claim 1, wherein said slot hole has a circular shape.
【請求項4】 前記グランドパターン間および前記ビア
ホール間の距離は、伝送される電気信号の波長の1/2
以下であることを特徴とする請求項1、2または3記載
の高周波用基板。
4. The distance between the ground patterns and between the via holes is 1 / of the wavelength of the transmitted electric signal.
The high-frequency substrate according to claim 1, 2 or 3, wherein:
【請求項5】 伝送される電気信号は、コプレナライ
ン、グランデッド−コプレナラインあるいはストリップ
ラインを通して励起および取出しが行われることを特徴
とする請求項1〜4のいずれか一項記載の高周波用基
板。
5. The high frequency substrate according to claim 1, wherein the transmitted electric signal is excited and extracted through a coplanar line, a grounded-coplanar line, or a strip line.
【請求項6】 伝送される電気信号は、前記ビアホール
を通して励起および取出しが行われることを特徴とする
請求項1〜4のいずれか一項記載の高周波用基板。
6. The high-frequency substrate according to claim 1, wherein the transmitted electric signal is excited and extracted through the via hole.
【請求項7】 誘電体基板と、 前記誘電体基板の表層あるいは内層に設けられ、上方お
よび下方の少なくともいずれか一方を除いて互いに重な
り合うように形成されるスロット孔を有する複数層のグ
ランドパターンと、 前記スロット孔の周囲に設けられ、前記グランドパター
ン間を電気的に接続する複数個のビアホールと、 前記スロット孔の内壁と前記ビアホール群とで囲まれた
領域により形成される導波管空洞共振器と、 を備えることを特徴とする高周波用基板。
7. A dielectric substrate, and a plurality of ground patterns provided on a surface layer or an inner layer of the dielectric substrate and having slot holes formed so as to overlap each other except for at least one of an upper portion and a lower portion. A plurality of via holes provided around the slot hole and electrically connecting the ground patterns; and a waveguide cavity formed by a region surrounded by an inner wall of the slot hole and the via hole group. A high frequency substrate, comprising:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005045815A (en) * 2003-07-25 2005-02-17 Ma Com Inc Millimeter-wave signal conversion device
US7952365B2 (en) 2005-03-23 2011-05-31 Nec Corporation Resonator, printed board, and method for measuring complex dielectric constant
US9666931B2 (en) 2014-09-30 2017-05-30 Nidec Elesys Corporation Radio frequency electric power conversion mechanism

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